高速切削加工刀具材料的選用
一、 鋁合金：
1. 易切削鋁合金
該材料在航空航天工業應用較多，適用的刀具有K10、K20、PCD，切削速度在2000~4000m/min，進給量在3~12m/min，刀具前角為12°~18°，後角為10°~18°，刃傾角可選25° 。
2. 鑄鋁合金：
鑄鋁合金根據其Si含量的不同，選用的刀具也不同，對Si含量小於12%的鑄鋁合金可採用K10、Si3N4刀具，當Si含量大於12%吋，可採用PKD(人造金剛石)、PCD(聚晶金剛石)及CVD金剛石塗層刀具。對於Si含量選16%~18%的過硅鋁合金，最好採用PCD或CVD金剛石塗層刀具，其切削速度可在1100m/min，進給量為0.125mm/r。
二、 鑄鐵：
對鑄件、切削速度大於350m/min時，稱為高速加工，切削速度對刀具的選用有較大影響。當切削速度低於750m/min時，可選用塗層硬質合金、金屬陶瓷；切削速度在510~2000m/min時，可使用CBN刀具。
鑄件的金相組織對高速切削刀具的選用有一定影響，加工以珠光體為主的鑄件在切削速度大於500m/min時，可選用Si3N4陶瓷刀具；切削速度在2000~4500m/min時，可使用CBN刀具。
鑄件的金相組織對高速切削刀具的選用有一定影響，加工以珠光體為主的鑄件在切削速度大於500m/min時，可使用CBN或Si3N4，當以鐵素體為主時，由於擴散磨損的原因，使刀具磨損嚴重，不宜使用CBN，而應採用陶瓷刀具。如黏結相為金屬Co，晶粒尺寸平均為3μm，CBN含量大於90%~95%的BZN6000在V=700m/min時，宜加工高鐵素體含量的灰鑄鐵。黏結相為陶瓷(A1N+A1B2)，晶粒尺寸平均為10μm、CBN含量為90%~95%的Amborite刀片，在加工高珠光體含量的灰鑄鐵時，在切削速度小於1100m/min時，隨切削速度的增加，刀具壽命也增加。
普通鋼
切削速度對鋼的表面質量有較大的影響，根據德國Darmstadt大學PTW所的研究，其最佳切削速度為500~800m/min。
目前，塗層硬質合金、金屬陶瓷、非金屬陶瓷、CBN刀具均可作為高速切削鋼件的刀具材料。其中塗層硬質合金可用切削液。用PVD塗層方法生產的TiN塗層刀具，其耐磨性能比用CVD塗層法生產的塗層刀具要好，因為前者可以很好的保持刃口形狀，使加工零件獲得較高的精度和表面質量。
金屬陶瓷刀具佔日本刀具市場的30%，以TiC-Ni-Mo為基體的金屬陶瓷化學穩定性好，但抗彎強度及導熱性差，適於切削速度在400~800m/min的小進給量、小切深的精加工；Carboly公司用TiCN做為基體、結合劑中少鉬多鎢的金屬陶瓷將強度和耐磨兩者結合起來，Kyocera公司用TiN來增加金屬陶瓷的韌性，其加工鋼或鑄鐵的切深可達2~3mm。CBN可用於铣削含有微量或不含鐵素體組織的軸承鋼或淬硬鋼。
三、 高硬度鋼：
高硬度鋼(HRC40~70)的高速切削刀具可用金屬陶瓷、陶瓷、TiC塗層硬質合金、PCBN等。
金屬陶瓷可用基本成分為TiC添加TiN的金屬陶瓷，其硬度和斷裂韌性與硬質合金大致相當，而導熱係數不到硬質合金的1/10，並具有優異的耐氧化性，抗黏結性和耐磨性。另外其高溫下機械性能好，與鋼的親和力小，適合於中高速(在200m/min左右)的模具鋼SKD加工。金屬陶瓷尤其適合於切槽加工。
採用陶瓷刀具可切削硬度達HRC63的工作材料，如進行工件淬火後再切削，實現”以切代磨”。切削淬火硬度達HRC48~58的45鋼時，切削速度可取150~180m/min，進給量在0.3~0.4min/r，切深可取2~4mm。粒度在1μm，TiC含量在20%~30%的A1203-TiC陶瓷刀具，在切削速度為100m/min左右時，可用於加工具有較高抗剝落性能的高硬度鋼。
當切削速度高於1000m/min時，PCBN是最佳刀具材料，CBN含量大於90%的PCBN刀具適合加工淬硬工具鋼(如HRC55的H13工具鋼)。
四、 高溫鎳基合金：
Incone1 718鎳基合金是典型的難加工材料，具有較高的高溫強度、動態剪切強度，熱擴散係數較小，切削時易產生加工硬化，這將導致刀具切削區溫度高，磨損速度加快，高速切削該合金時，主要使用陶瓷和CBN刀具。
碳化硅晶需增強氧化鋁陶瓷在100~300m/min時可獲得較長的刀具壽命，切削速度高於500m/min時，添加TiC氧化鋁陶瓷刀具磨損較小，而在100~300/min時其缺口較大。氧化硅陶瓷(Si3N4)也可用於Incone1 718合金的加工。
加拿大學者M.A.Elbestwi認為，SiC晶需增強陶瓷加工Incone1 718的最佳切削條件為：切削速度700m/min，切深為1~2mm，進給量為0.1~0.18mm/z。
氮氧化硅鋁(Sialon)陶瓷韌性很高，適合於切削過固溶處理的Incone1 718(HRC45)合金，A1203-SiC晶需增強陶瓷適合於加工硬度低的鎳基合金。
五、 鈦合金：(Ti6A16V2Sn)
鈦合金強度、衝擊韌性大，硬度稍低於Incone1 718，但其加工硬化非常嚴重，故在切削加工時出現溫度高，刀具磨損嚴重的現象。日本學者T.Kitagawa等經過大量實驗得出，用直徑10mm的硬質合金K10兩刃螺旋铣刀(螺旋角為30°)高速铣削鈦合金，可達到滿意的刀具壽命，切削速度可高達628m/min，每齒進給量可取0.06~0.12mm/z，連續高達車削鈦合金的切削速度不宜超過200m/min。
六、 複合材料：
航天用的先進複合材料(如Kevlar和石墨類複合材料)，以往用硬質合金如PCD，硬質合金的切削速度受到限制，而在900°C以上高溫下PCD刀片與硬質合金或高速鋼刀體焊接處融化，用陶瓷刀具則可實現300m/min左右的高速切削。
資料來源:CNC刀具世界雙月刊 2010年5-6月
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1. 易切削鋁合金
該材料在航空航天工業應用較多，適用的刀具有K10、K20、PCD，切削速度在2000~4000m/min，進給量在3~12m/min，刀具前角為12°~18°，後角為10°~18°，刃傾角可選25° 。
2. 鑄鋁合金：
鑄鋁合金根據其Si含量的不同，選用的刀具也不同，對Si含量小於12%的鑄鋁合金可採用K10、Si3N4刀具，當Si含量大於12%吋，可採用PKD(人造金剛石)、PCD(聚晶金剛石)及CVD金剛石塗層刀具。對於Si含量選16%~18%的過硅鋁合金，最好採用PCD或CVD金剛石塗層刀具，其切削速度可在1100m/min，進給量為0.125mm/r。
二、 鑄鐵：
對鑄件、切削速度大於350m/min時，稱為高速加工，切削速度對刀具的選用有較大影響。當切削速度低於750m/min時，可選用塗層硬質合金、金屬陶瓷；切削速度在510~2000m/min時，可使用CBN刀具。
鑄件的金相組織對高速切削刀具的選用有一定影響，加工以珠光體為主的鑄件在切削速度大於500m/min時，可選用Si3N4陶瓷刀具；切削速度在2000~4500m/min時，可使用CBN刀具。
鑄件的金相組織對高速切削刀具的選用有一定影響，加工以珠光體為主的鑄件在切削速度大於500m/min時，可使用CBN或Si3N4，當以鐵素體為主時，由於擴散磨損的原因，使刀具磨損嚴重，不宜使用CBN，而應採用陶瓷刀具。如黏結相為金屬Co，晶粒尺寸平均為3μm，CBN含量大於90%~95%的BZN6000在V=700m/min時，宜加工高鐵素體含量的灰鑄鐵。黏結相為陶瓷(A1N+A1B2)，晶粒尺寸平均為10μm、CBN含量為90%~95%的Amborite刀片，在加工高珠光體含量的灰鑄鐵時，在切削速度小於1100m/min時，隨切削速度的增加，刀具壽命也增加。
普通鋼
切削速度對鋼的表面質量有較大的影響，根據德國Darmstadt大學PTW所的研究，其最佳切削速度為500~800m/min。
目前，塗層硬質合金、金屬陶瓷、非金屬陶瓷、CBN刀具均可作為高速切削鋼件的刀具材料。其中塗層硬質合金可用切削液。用PVD塗層方法生產的TiN塗層刀具，其耐磨性能比用CVD塗層法生產的塗層刀具要好，因為前者可以很好的保持刃口形狀，使加工零件獲得較高的精度和表面質量。
金屬陶瓷刀具佔日本刀具市場的30%，以TiC-Ni-Mo為基體的金屬陶瓷化學穩定性好，但抗彎強度及導熱性差，適於切削速度在400~800m/min的小進給量、小切深的精加工；Carboly公司用TiCN做為基體、結合劑中少鉬多鎢的金屬陶瓷將強度和耐磨兩者結合起來，Kyocera公司用TiN來增加金屬陶瓷的韌性，其加工鋼或鑄鐵的切深可達2~3mm。CBN可用於铣削含有微量或不含鐵素體組織的軸承鋼或淬硬鋼。
三、 高硬度鋼：
高硬度鋼(HRC40~70)的高速切削刀具可用金屬陶瓷、陶瓷、TiC塗層硬質合金、PCBN等。
金屬陶瓷可用基本成分為TiC添加TiN的金屬陶瓷，其硬度和斷裂韌性與硬質合金大致相當，而導熱係數不到硬質合金的1/10，並具有優異的耐氧化性，抗黏結性和耐磨性。另外其高溫下機械性能好，與鋼的親和力小，適合於中高速(在200m/min左右)的模具鋼SKD加工。金屬陶瓷尤其適合於切槽加工。
採用陶瓷刀具可切削硬度達HRC63的工作材料，如進行工件淬火後再切削，實現”以切代磨”。切削淬火硬度達HRC48~58的45鋼時，切削速度可取150~180m/min，進給量在0.3~0.4min/r，切深可取2~4mm。粒度在1μm，TiC含量在20%~30%的A1203-TiC陶瓷刀具，在切削速度為100m/min左右時，可用於加工具有較高抗剝落性能的高硬度鋼。
當切削速度高於1000m/min時，PCBN是最佳刀具材料，CBN含量大於90%的PCBN刀具適合加工淬硬工具鋼(如HRC55的H13工具鋼)。
四、 高溫鎳基合金：
Incone1 718鎳基合金是典型的難加工材料，具有較高的高溫強度、動態剪切強度，熱擴散係數較小，切削時易產生加工硬化，這將導致刀具切削區溫度高，磨損速度加快，高速切削該合金時，主要使用陶瓷和CBN刀具。
碳化硅晶需增強氧化鋁陶瓷在100~300m/min時可獲得較長的刀具壽命，切削速度高於500m/min時，添加TiC氧化鋁陶瓷刀具磨損較小，而在100~300/min時其缺口較大。氧化硅陶瓷(Si3N4)也可用於Incone1 718合金的加工。
加拿大學者M.A.Elbestwi認為，SiC晶需增強陶瓷加工Incone1 718的最佳切削條件為：切削速度700m/min，切深為1~2mm，進給量為0.1~0.18mm/z。
氮氧化硅鋁(Sialon)陶瓷韌性很高，適合於切削過固溶處理的Incone1 718(HRC45)合金，A1203-SiC晶需增強陶瓷適合於加工硬度低的鎳基合金。
五、 鈦合金：(Ti6A16V2Sn)
鈦合金強度、衝擊韌性大，硬度稍低於Incone1 718，但其加工硬化非常嚴重，故在切削加工時出現溫度高，刀具磨損嚴重的現象。日本學者T.Kitagawa等經過大量實驗得出，用直徑10mm的硬質合金K10兩刃螺旋铣刀(螺旋角為30°)高速铣削鈦合金，可達到滿意的刀具壽命，切削速度可高達628m/min，每齒進給量可取0.06~0.12mm/z，連續高達車削鈦合金的切削速度不宜超過200m/min。
六、 複合材料：
航天用的先進複合材料(如Kevlar和石墨類複合材料)，以往用硬質合金如PCD，硬質合金的切削速度受到限制，而在900°C以上高溫下PCD刀片與硬質合金或高速鋼刀體焊接處融化，用陶瓷刀具則可實現300m/min左右的高速切削。
資料來源:CNC刀具世界雙月刊 2010年5-6月
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